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1、毕业论文（设计）螺旋输送机的设计院 系 ：专 业：年级（班级）：姓 名：最好的沉淀学 号:指导教师：职 称：完成日期：摘 要螺旋输送机是利用电动机带动螺旋轴转动,使螺旋推移物料从而实现输送目的的机械,它能水平、倾斜或垂直输送,适合短距离输送，具有结构结构简单、体积紧凑、占地面积小、易于密闭、操作和管理方便等优点。本次任务是设计一台水平输送小麦、水稻等种类粮食螺旋输送机，输送量为30t/h，输送距离为8米，室内外均能适应。重点研究在与驱动装置的合理选择，驱动装置的合理给螺旋输送机的效率、稳定、安全性的提高都有比较大的作用。尽可能发挥其本有的运输特点，尽可能的减小物料输送的阻力，尽可能不要让物料与
2、螺旋叶片黏结而使输送机失去其输送的能力。本设计阐明了螺旋输送机的工作原理。根据输送量和传输距离确定的螺杆直径，求出所需要的最低螺旋功率，从而根据螺旋功率选择电机、减速器、联轴器。关键词：螺旋输送机；螺旋轴；连续运输AbstractScrew conveyor is the use of motor driven screw axis rotation, the spiral passage materials so as to realize the purpose of mechanical transmission, it can be horizontal, inclined or ve
3、rtical transmission, suitable for short distance transportation, has the advantages of simple structure, compact structure, cover an area of an area small, easy to sealed, convenient operation and management. The mission is to design a horizontal conveying of wheat, rice and other kinds of food scre
4、w conveyor, the throughput of 30 t/h, conveying distance is 8 meters, inside and outside are able to adapt to. Key research in with the reasonable choice of drive, drive the reasonable for screw conveyor in the efficiency, stability and security of all has a bigger role. As far as possible the trans
5、port of its characteristics, as far as possible the reduction of the resistance of the material conveying, as far as possible, dont let the material and the spiral vane bond and make the conveyor to lose its ability to deliver.This design illustrates the working principle of screw conveyor. Accordin
6、g to throughput and transmission distance of the screw diameter, and the minimum needed to spiral power, so as to choose according to the spiral power motor, reducer, coupling.Keywords: screw conveyor；screw axis；continuous transportationIII目 录1 引 言11.1 课题背景11.2 课题的构思和思路11.3 螺旋输送机的设备组成11.4 螺旋输送机的发展概述
7、21.4.1 螺旋输送机的应用范围21.4.2 螺旋输送机的发展历史21.4.3 螺旋输送机的研究现状21.4.4 螺旋输送机的发展趋势32 螺旋输送机的设计42.1 输送物料的运动分析42.1.1 螺旋输送机工作原理42.1.2 输送物料的运动分析42.2 螺旋输送机的整体布置62.3 螺旋轴及其轴承的设计72.3.1 螺旋轴的设计72.3.2 叶片的设计112.3.3 螺旋轴的强度校核132.4 进出料口的选择152.4.1 进料口152.4.2 出料口153 驱动装置的计算选型173.1 电动机的选型173.2 减速器的选择184 螺旋轴轴承的选择204.1 头部和尾部轴承的选择204.
8、2 中间吊轴承214.3 轴承的强度校核224.4 键的校核235 螺旋壳体的设计245.1 螺旋壳体的设计245.2 支撑架的设计246 结 论26谢 辞27参 考 文 献28V螺旋输送机的设计1 引 言1.1 课题背景随着现代工业的发展和生产规模的扩大，运输成本占生产成本的比重越来越大，因此选择合理的运输装置，设计的正确性是必要的。粮食螺旋输送机是将粮食及颗粒状物体以螺旋进给形式输送到另一端。它能够沿水平、歪斜或垂直方向运送物料。相比较其他运送设备，螺旋输送机具有构件紧凑、单一、本钱低、容易维修等优点；运输过程中，也可以进行混合、搅拌和冷却操作。由于螺旋输送机具有上述特征，其在化工企业的物
9、料输送中有非常重要的作用。1.2 课题的构思和思路带有螺旋叶片的螺旋输送机，工作时物料颗粒由于受到槽体摩擦的影响，使得输送物料不与螺旋叶片一起旋转，在螺旋叶片的推进下，物料沿螺旋轴轴向进行输送。螺旋输送机具有以下特点：1、 结构比较简单，成本较低；2、工作可靠，维护管理简便；3、尺寸小，截面小，占用地面小。在卸货港的卸货操作易进出舱口，车箱；4、可以实现密封输送，帮助转移易飞，辛辣气味的物质，可以减少污染环境，提高港口工人的工作条件；5、方便装卸；6、单位能耗较大。1.3 螺旋输送机的设备组成螺旋输送机一般由驱动装置、螺旋轴、进出料口、机架和输送槽等组成。其输送部分可分为头节、中间节和尾节。传
10、动装置是由Y型电动机，ZLY系列减速器和驱动装置架。头节处采用圆锥滚子轴承，位于物料输送前方的一端与减速器相连，用来承受物料运动阻力所产生的轴向力；尾部轴承则需要自动调心，采用调心球轴承；中间节处安装吊轴承，用来保证各节螺旋的同轴度，并且用来承受螺旋的重量和工作时所产生的力。螺旋轴用法兰连接，保证互换性关节轴，便于维修。1.4 螺旋输送机的发展概述1.4.1 螺旋输送机的应用范围LS型螺旋输送机输送的物料主要有粉状、颗粒状等小块物料，不宜输送比较大块的物料。其物料温度不得超过200。且变质、粘度大、易结块的物料不宜运输，因为这些材料会粘在输送机的螺旋处，不易在吊轴承处形成前进或移动。LS型螺旋
11、输送机的工作环境在之间，输送长度一般小于40m。1.4.2 螺旋输送机的发展历史从第十七世纪，开始用索道运送散装材料，1887年，螺旋输送机出现，后来再由阿基米德进行改进及优化，广泛应用于固体散装物料的运输， 而后逐步形成了一系列螺旋输送机。1.4.3 螺旋输送机的研究现状在国内，关于螺旋输送机的研究比较多，但主要是研究水平或者是微倾斜的螺旋输送机。1997年4月，赵洪霞，刘监守，李志荣等人从螺旋叶片的结构尺寸出发，对螺旋输送机叶片结构尺寸进行了深入的研究。螺旋输送机的输送效率与螺旋输送机螺旋叶片的结构尺寸有关，还与槽体与物料之间的摩擦有关，而摩擦系数是一定的，所以输送效率就与螺旋叶片的结构尺
12、寸有影响。要提高螺旋输送机的运输效率，就需要对螺旋叶片的结构尺寸进行优化。新型螺旋输送机的研究，也取得了很大的进步。大倾角螺旋输送机由斗式提升机和粮食水平螺旋输送机的传动系统所取代，作为粮食输送装置，具有结构简单，运行可靠，成本低，维修方便的优点。总之，人们越来越关注螺旋输送机的研究，也有许多研究结果。但与国外与国内的研究成果比较，研究成功的不少，但不是很先进。 1.4.4 螺旋输送机的发展趋势根据螺旋输送机的发展历史，可以预知未来的发展方向主要有以下几个方面：1、容量大、速度快、寿命长。容量大、速度快意味着更高的输送效率，寿命长意味着不用频繁更换设备，降低成本；2、能耗低、能耗降低。螺旋输送
13、机的能量主要消耗在摩擦损失；3、智能化的发展。未来的螺旋输送机将连接到计算机，适用于过程控制，智能控制。实现智能化管理材料处理，机器的安装和维护；4、空间可弯曲输送。为了克服水平和垂直输送物料短缺结构线性约束螺旋输送机，近年来出现了一种柔性螺旋输送机，输送机和其它弹簧结合实现可弯曲输送；5、复合材料输送，向大型化发展。6、扩大螺旋输送机的使用范围。到目前为止，螺旋输送机的使用范围是有限的，扩大其在低温，高温及更恶劣环境中的工作范围是十分必要的；7、环境意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标；8、螺旋输送机的大倾角化。水平和垂直螺旋输送机已经不能满足实际生产输送的需要，而大倾角螺旋输送机是未来重
14、点研究的方向。2 螺旋输送机的设计2.1 输送物料的运动分析2.1.1 螺旋输送机工作原理原理：螺旋输送机利用带有螺旋叶片的螺旋轴的旋转，使物料产生沿螺旋面的相对运动，而物料受到料槽的摩擦力而不与螺旋一起旋转，使得物料在螺旋的推进作用下轴向运动，从而实现物料轴向水平输送1。2.1.2 输送物料的运动分析物料颗粒在输送过程中，由于受到旋转螺旋叶片的影响，物料是在离心力和摩擦力合力作用下沿螺旋轴线运动，是复合运动。设螺旋为标准等螺距、等直径、螺旋面升角的单头螺旋。以距离螺旋轴中心线处的物料颗粒A作为研究对象，对其进行运动分析(如图2-1) 图2-1 物料颗粒受力分析图图中角是由物料对螺旋面的摩擦角
15、及螺旋表面粗糙程度决定的。对于经过良好处理的螺旋面，可以不考虑螺旋表面粗糙程度对角的影响，可取。物料颗粒在合力的作用下，在料槽中的运动可以分解为圆周速度和轴向速度，其合成速度为。(图2-2)表示了其速度的分解：图2-2 物料颗粒速度分解图若螺旋的转数为，由图中可得: 2-1因为，所以 2-2圆周速度为 2-3以摩擦系数代入上式，得： 2-4由于，以及， 将上面各式带入换算求得: 2-5式中：S-螺旋的螺距(m)； n-螺旋的转数(rpm)； r-研究的物料颗粒离轴线的半径距离(m)； -物料与螺旋面的摩擦系数，。V圆 对求一次导数，并设，从而可以求出存在V圆 最大值的半径为： 2-6同理，根据
16、（图2-2）速度分解关系，求得物料颗粒的轴向输送速度： 2-7以摩擦系数代人上式得：由于，以及，因此，将上面各式代人并计算，便可以求得物料颗粒的轴向速度计算公式： 2-8由式（2-8）可以得出，在转速不变时，螺距在某一范围内物料可以得到较好的轴向输送速度。螺距过大或者过小，都会使得物料的轴向输送速度受到影响。2.2 螺旋输送机的整体布置螺旋输送机由驱动装置、螺旋轴、螺旋叶片、机壳、支撑架、进出料口等组成，如（图2-3）。图2-3 螺旋输送机整体布置图中：1-驱动端；2-头节；3-中间节；4-尾节；5-机盖及槽体；6-螺旋轴；7-端部机架；8-支撑架；9-中间吊轴承；10-进料口；11-出料口机
17、体配套尺寸见（表21）表21 机体配套尺寸（单位mm）头节中间节尾节标准节选用节螺旋输送机长度300030001500200025003000螺旋长度291029101410191024102500机壳长度320030001500200025002800地脚螺栓孔距2980300015002000250031402.3 螺旋轴及其轴承的设计2.3.1 螺旋轴的设计输料螺旋输送机，在某一转速螺杆，对粒子运动的影响不显著。然而，当超过一定数量，材料颗粒开始垂直于进给方向沿径向跳动，不仅干扰飞行，和激烈的碰撞，增加磨损。 如果速度太低交通量是不满足要求的。因此，螺杆转速取决于能力和物料输送量输送特性
18、，应在保证条件是一定的，不受太大的力，使物料被抛出，导致运输效率的降低，所以有一定关系的实际速度和最大速度，即：即：式中：-常数，称为物料综合特性系数。 D-螺旋外径 （m）螺旋直径的确定：因为： （t/h）所以：令： (m)式中，K值见表22表22 、K、A值物料块度物料的磨磋性物料种类填充系数推荐的螺旋叶片形状粒状无磨磋性、半磨磋性谷物、泥煤0.250.35全叶式0.049050根据连续输送机生产率的公式；t/h式中：F输送物料的截面积m2； 输送物料的密度kg/m3； 输送物材的输送速度m/s。料层横断面面为： m2式中：螺旋直径m； 充填系数，与材料相关的特征值， 见表中的、及的值；
19、倾斜校正系数， 见表23。表2-3 螺旋输送机倾斜校正系数倾斜角051015201.000.900.800.700.65物料输送速度V计算轴向速度： m/s式中：S-螺旋节距m； ns-螺旋转速r/min；螺距S通常为：m 类型：-螺距与螺杆直径比，材料的性质有关，通常，具有高摩擦系数的材料，小的值（ ）；良好的流动性，脆弱的材料，它是理想的 = 1。将上式结合起来，则有： t/h （2-9）即：（1）螺旋直径,取,取,，代入式(2-9)得：求得：，由于螺旋输送机直径应在整个标记如下系列：D=150；200；250；300；400；500；600mm所以取D=250mm所以螺旋直径为250mm
20、。（2）螺距 （3）轴径取 （4）螺旋升角由（图2-1）可得物料颗粒A所受螺旋面上的轴向作用力为： (2-10)为了使，则必须满足，由于在处的最大，最小，所以许用螺距可由下式求得: (2-11)螺旋升角可以根据螺纹升角公式计算出来： (2-12)当计算螺旋内升角时，d等于螺旋轴直径d；当计算螺旋叶片中间的升角时，d等于，因此公式则变为： (2-13)通过公式(2-12)和(2-13)计算出螺旋叶片的内升角为：螺旋叶片中间处的螺旋升角为：(5)功率的确定螺旋轴上所需功率可由以下公式计算： （2-14）式中螺旋轴上所需的功率（）螺旋输送机水平投影长度（m）；物料的阻力系数，一般取1.21.3其中取
21、1，取1.2，由式2-14得 （6）螺旋轴极限转速螺旋轴的极限转速可由下面公式计算： 由表2-2可知： 则所以螺旋输送机的标准转速为（螺旋轴标准转数系列为20、30、35、45、60、75、90、120、150、190；单位：）2.3.2 叶片的设计螺旋叶片由48mm厚的薄钢板焊接在螺旋轴上，其具体厚度，见(表2-4)。表2-4 螺旋输送机叶片厚度输送物料叶片厚度(mm)谷物24煤、建筑材料、矿石等D=200300mm45其他D=500600mm78螺旋叶片实体式叶片展开图如图2-4：图2-4 全叶式螺旋叶片展开图圆环的尺寸可以用以下公式计算： 其中：圆环外圆直径（）；圆环内圆直径（）；圆环的
22、缺角（）；一个螺距叶片外螺旋线的长度（mm）；一个螺距叶片内螺旋线的长度（mm）。通过计算： 2.3.3 螺旋轴的强度校核轴的材料选用45号钢，调制处理。调质45钢，HBS241286HBS；参考文献得：， 。 （1）计算主轴所受的弯矩螺旋输送机输送长度为8m,分为头节、中间节、尾节3部分，头节，中间节，尾节，查表可得每节重力大小为：， ,， ,分解为垂直于螺旋轴的力,平行于螺旋轴的力。q为单位线载荷，物料受力图如（图2-5）：图2-5 螺旋轴受力分析图由力平衡: 所以只需校核前端轴径即可：前端轴承受径向力分别为:弯矩为:螺旋轴输送物料时，物料是通过螺旋叶片向前滑移的，由扭矩计算公式: 按弯扭
23、强度进行校核:,所以可以选用ZLY 250-11.2-I 因此，选择减速器型号为ZLY 250-11.2-I ，减速器公称输入转速为1500r/min，输出转速为134r/min。其外形如（图3-1），尺寸如(表3-2)。图3-2 ZLY减速器表3-2 ZLY250减速器各尺寸大小规格ABHa4001280690906680406032012955060360续表3-2 规格C4001419080520590952652152754454504 螺旋轴轴承的选择螺旋输送机上主要有3处用到轴承，一个是连接减速器的头部需要安装轴承，再一个是螺旋输送机的末端需要安装轴承，还有中间节连接头节、尾节的地
24、方各安装吊轴承。4.1 头部和尾部轴承的选择头部轴承是位于物料输送前方的一端，用来承受物料运动阻力所产生的轴向力，采用圆锥滚子轴承，其结构如（图4-1）；尾部轴承则需要自动调心，采用调心球轴承，其结构如（图4-2）。 图4-1 头部轴承和端部机架图4-2尾部轴承和端部机架减速器通过通过轴头传输动力到前端轴轴，右端通过螺栓连接螺旋主轴。安装轴承的轴肩直径为60mm，查阅有关资料，头部采用圆锥滚子轴承30212，尾部采用调心球轴承1210。圆锥滚子轴承30212尺寸为d=60mm，D=110mm，B=22mm，基本额定载荷,。由于螺旋轴与减速器用联轴器连接，所以前段轴轴伸。其前面联轴器选用型号为G
25、L7，材料为40Cr，调质处理。联轴器基本参数为轴孔直径，轴孔长度。因为，安装联轴器轴长尾85mm，所以键选择，键的长度为。4.2 中间吊轴承吊轴承位于螺旋输送机头节与中间节、中间节与尾节的连接处，用来保证各节螺旋的同轴度，并且用来承受螺旋的重量和工作时所产生的力。吊轴承是易损件，一般都采用铸铁或轴承合金等材料制造，为了防止物料进入到轴承中，减轻轴承的磨损，轴承一般用铸铁铸造或钢板焊接，将加油孔设置在中部。轴承上一般装有润滑装置，通过油杯挤入润滑脂润滑。中间吊轴承结构如（图4-3）所示：图4-3 中间吊轴承4.3 轴承的强度校核对于圆锥滚子轴承30212，派生轴向力，其。（1） 前端轴承校核；
26、因为，所以，所以所以前端轴承满足寿命要求。（2）尾端轴承校核 因为，所以，所以所以尾端轴承满足寿命要求。4.4 键的校核由于运动为轻微冲击，查表得平键的许用挤压应力，许用剪应力（为键与毂的接触高度，是键宽，是键长）（为轴的直径）而联轴器的另外一段与之相同，所以键的强度符合要求。5 螺旋壳体的设计5.1 螺旋壳体的设计螺旋输送机壳体是输送机的承载部件，是由螺旋槽体和机盖组成，槽体为U型槽，机盖安装在槽体上方，用螺栓。螺旋输送机壳体与螺旋叶片一样，根据输送物料的种类选取厚度，一般用厚度为28mm的薄钢板制作，现在取其厚度为5mm。壳体的内径应大于螺旋轴叶片的外径，一般间距为710mm，为减少物料的
27、摩擦，还要尽可能减小间隙，因此间隙取为8mm，其结构如（图5-1）所示。图5-1 螺旋输送机槽体及机盖5.2 支撑架的设计支撑架结构如（图5-2）图5-2 支撑座支撑架采用灰铸铁进行铸造成型，安装在U型槽外部。其总高为290mm，中心线距离底座180mm，壁厚30mm，且支撑架是靠两个M24的螺栓固定在支架上。6 结 论螺旋输送机的设计，主要是根据材料的性能、运输能力、运输距离、输送角，螺旋输送机的输送速度和功率确定最终方案。由于原料品种和类型的材料特性，与原材料产地，湿度和制备纯化和影响因素的变化，在螺旋输送机主要参数的确定中，从它的输送机构，原材料和其他方面的特点，尽可能各种测试，做了一些
28、设计参数，以便完成与符合输送要求的螺旋输送机的设计。螺旋输送机未来的发展方向和趋势是：（1）高输送速度，大运输量，较长的使用寿命；（2）低能耗、低功耗；（3）智能化发展；（4）空间可弯曲运输；（5）复合材料输送，向大型化发展；（6）扩大使用范围；（7）环境意识设计，减少污染，实现绿色设计的目标；（8）螺旋输送机的大倾角化。在设计的过程中，查阅了大量文献和相关的设计手册，最后得出螺旋输送机的优化设计。它结构简单、结构紧凑、维修方便、制造成本低，而且还大大减少了对环境的污染，给用户带来的经济效益，而且具有良好的社会效益。谢 辞经过在大学的努力和学习，在老师的指导下，我完成了大学期间最具规模的一次作
29、业毕业设计。论文的写作是枯燥艰辛而又具有挑战的。以前，我们在车间实习，为设计作出了充分的准备。尽管这样，在设计的时候还是碰到了很多问题。幸亏有老师的指导和帮助，基本解决了上述的问题，此次的毕业设计顺利的完成了。通过本次毕业设计，让我知道工作的方法，知道了规划和计划是非常必要的。虽然一日之计在于晨，一年之计在于春，一生之计在于勤。但我觉得，一生之计在于计，有了目标才会去努力，去奋斗。在这里，我再次感谢所有教过我、帮助过我的老师和同学！在大学的日子里，我学习到了一种做事的作风和学习方法，学到了你们传授的知识，让我更好的去面对接下来的社会生活。愿您在未来的日子里，快乐的生活，事业顺心。参 考 文 献
30、1 运输机械设计选用手册编委会.运输机械设计选用手册M.化学工业出版社，1999.2 张展.减速器设计选用手册M.上海科学技术出版社200.3 龚湘义. 机械设计课程设计指导书M. 第二版.高等教育出版社,2004.4 徐景.机械设计手册M.北京.机械工业出版社,1992.5 中国矿业大学. 矿山运输机械J. 煤矿工业出版社,1987.1.6 机械零部件设计. 机械工程手册M 第2版. 机械工业出版社,1996.7 北京市建筑材料工业学校. 建材机械与设备M.中国建筑工业出版,1987.8 土建教材编写组. 建筑机械M. 上海科学技术出版社, 1985.9 钟振洋. 建筑工程机械合理选择与经济使用M.广东科技出版社.10 单耀祖.材料力学M.北京：高等教育出版社,2003.11 张建中. 机械设计基础课程设计M. 中国矿业大学出版社,2005.12 哈尔滨工业大学 龚湘义. 机械设计课程设计图册M.第三版.高等教育出版社,2004.13 孙桓等.机械原理M.高等教育出版社,2001.14 濮良贵等.机械设计M.高等教育出版社,2001.15 邱宣怀.机械设计M.第四版. 高等教育出版社,2003.29